航空电子设备与智能边缘

作者: Christine Stevens

在最近的AFCEA Lexington-Concord New Horizons会议上,美国空军首席信息Lauren Knausenberger强调,美国空军的下一代机载平台需要采用特斯拉那样的方式,结合感知、自动自主操作和边缘云。她明确表示:“这是一个持续工作的网络。”那么,在航空航天和国防行业,我们应该如何实现航空电子系统数字化转型,使它像云原生的智能边缘平台一样运行呢?未来的理想状况将会是怎样的呢?

先进技术的融合

航空电子系统在功能、可维护性和更新汰换等方面已经面临着重大挑战。未来的系统将在软件定义的体系结构、越来越严格的安全认证要求和遵循开放标准等方面提出更加苛刻的要求。航空电子设备的数字化转换将严重依赖于先进的软件,以便进行行动规划、轨迹预测以及与传感器融合集成的预测分析。这些系统将依据大量的数据分析来实现全新的功能,这将要求开发、部署和运行机器学习和数据分析等应用系统,由此使它们能够作为数字反馈循环的一部分,进行持续性的自我改进,获得无穷无尽的自适应能力。在CI/CD(持续集成/持续交付)以及DevSecOps合规性的要求下,目前评估软件技术就绪水平(Software Technology Readiness level,TRL)的方法可能需要重新定义。

一个典型的航空电子设备套件中可能会包含安全关键的VxWorks应用、嵌入式Linux应用和通用操作系统,如微软的Windows,以及其他第三方和传统的操作系统。因此,智能边缘的航空电子设备将需要具备混合临界性支持能力,其中包括:1)硬件强制隔离,由此允许安全和非安全的应用在各自独立的内核上并行运行,从而提高信息安全性、功能安全性;2)鲁棒性;3)虚拟化,用来支持多个客户操作系统。

连通新旧系统,提高成本效益

在New Horizons会议上也提到,尽管我们可能喜欢梦想未来,但现实是“我们必须运用现有的武器投入战斗”。仅仅能够连通既有的旧系统是不够的。不论是商业机构还是政府机构,各方面的客户都希望加快部署速度,降低总拥有成本,同时降低风险,还希望迁移到开源平台,整合多种硬件类型,能够适应混合级别的关键性需求,并在不同的操作环境中延续已经获得的认证。目前最新的技术是采用嵌入式虚拟化平台,从而在新一代可扩展平台上整合既有应用和以前开发的知识产权。

紧跟步伐,与时俱进

美国《2018年国防战略》发布了指令,要求“紧跟步伐,与时俱进”。对于软件开发人员来说,这意味着必须缩短开发时间,方法就是重复使用IP并准备好面对未来需求。其中的基本要求是采用满足DevSecOps合规性和CI/CD的快速开发环境,并支持“容器化即服务”(CaaS)策略。例如,风河公司采用了具备操作系统透明能力的虚拟化和隔离技术来简化既有应用的可移植性,并支持模块化体系结构,所支持的客户操作系统包括VxWorks、Linux、Windows等。我们的VxWorks容器化方法包括:智能边缘容器——既可部署在VxWorks本地环境,又可部署在VxWorks客户操作系统中。

适应网络威胁和复杂环境

为智能边缘构建的航空电子系统所需的计算环境要具备先进虚拟化功能,既有开放性又能应对恶意攻击,还要具备鲁棒性以便进行访问控制和资源分配,从而提高系统的整体完整性,这些能力在将实时性、开源和传统既有应用相融合时尤为重要。典型的虚拟化套件其设计目标是支持整个企业运作并且功能丰富(Feature Rich),这意味着受攻击层面的增加以及性能的降低。理想的航空电子虚拟化平台应包含更少的代码,从而使暴露给攻击者的弱点降至最少,还需要适应防篡改要求,以及分离性(Separation)和隔离性(Isolation),并直接提供硬件资源以实现高确定性的性能。

风河智能边缘技术

风河公司在安全关键性、信息安全性、嵌入式Hypervisor和虚拟化解决方案等领域居于技术领先地位,有足够能力实现航空电子设备的智能边缘化——而且我们不断加快创新步伐!我们最新的Wind River Studio平台具备单一管理界面,便于加快部署,并可托管在用户自己的公共云环境中,可以确保隐私/安全/数据所有权。此外,Wind River Studio的功能还包括:

  1. DevSecOps:采用机器学习(ML)驱动的依赖图(Dependency Graph)分析,以云规模更快地构建任何智能系统项目,实现了Build最优化
  2. 安全性:具备代码备份和用户专属安全访问机制、开源许可证合规性和安全漏洞检查性,实现了安全IP
  3. 关键任务支持:针对VxWorks和Linux提供基于云的智能系统关键任务开发环境
  4. 协作:在基于云的环境中共享项目、容器注册表、代码和工件存储库,支持跨团队协作

在支持国防系统最高层级任务方面,风河公司拥有40年的历史。我们的专长是支持客户构建智能人工智能边缘设备系统。风河公司的Helix Virtualization Platform基于市场领先的VxWorks开发而成,延续了在20多亿台设备中的软件创新成果,其中包括90多款民用和军用飞机。近25年来,NASA在每一台火星探测车中选用了VxWorks——包括最近的毅力号任务。我们期待着带您走向更远的地方!

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